虛擬現實技術在輸變電培訓中的應用探討

國網重慶市電力公司技能培訓中心 羅時武

虛擬現實技術在輸變電培訓中的應用探討

國網重慶市電力公司技能培訓中心 羅時武

虛擬現實技術的日益完善，不僅減少了電力傳輸過程中的能源損耗，也使得輸變電培訓的應用成為了可能。本文立足于此，對虛擬現實技術進行了簡要分析，并通過3ds MAX建模技術和Torque Game Engine搜索引擎的二次開發建立了一種新型的三維模型，也通過實驗證明了該模型在實際應用過程中卻實具有極高的使用價值。

虛擬現實；技術應用；輸變電培訓；應用探討

虛擬現實技術的完善不僅給人機交互領域的研究提供了方向，也使得輸變電培訓的應用成為了可能。這種新型的技術手段通過計算機的自主運行，產生一種以人為性為主導思想的虛擬結構空間，且在此虛擬空間內所有圖形都依靠計算機構圖法來對三維立體空間進行搭建[1]。可以說虛擬現實技術就是對現實生活中的各種數據、信息進行采集，并將其錄入到計算機運行環境當中去，通過一定的排列、組合形成一種具有真實性的“虛擬空間”，其最根本的目的就是幫助使用者獲得最真實、最直觀的視覺體驗，本文正是基于上述技術理論之上對虛擬現實技術在輸變電培訓中的應用展開了探討。

1 虛擬現實技術及輸變電技術概述

在虛擬現實技術所構建的虛擬空間環境中，計算機利用表面的色彩成像定律讓圖形、圖像變得更加立體化，可以說最大程度上做到了虛擬環境的現實還原[2]。該項技術以沉浸性、交互性和構想性為主要的技術突出點，在日常工作過程中操作人員借助人機交互技術參與到三維虛擬運行環境當中，通過不同承受對象間相互作用能力的改變，感知周圍環境的變化并根據這種變化給予計算機最合理的指示，這也使得使用者能夠隨時感受到一種身臨其境的感覺。其具體工作流程如圖1所示。

圖1 虛擬現實技術工作流程圖

在對電流進行傳輸的過程當中，線路過熱現象的發生極易導致能源的損耗，因此我們通常采用變電的方式將電壓升高，并以此來迫使被傳輸的電流變小，以減小因發熱帶來的能源損耗[3]。但因高壓電自身危險性極高，且輸送目標端電器也不能承受如此高的電壓，所以在目標端還需要對高壓電進行降壓處理，這種在傳輸過程中多次對電壓類型進行改變的技術就被稱之為輸變電。

2 輸變電培訓的應用及三維模型的構建

電能作為一種寶貴的二次能源不僅為我們的生活提供了更多的便利，也與工業的發展有著不可分割的聯系，因此如何通過更好的傳輸模型來減少能源的浪費，也成為了現階段我們所面臨的一大難題。而電力本身就具備極高的危險系數，故為了保證工作人員的人身安全，我們有必要應用虛擬現實技術對相關操作者進行培訓。

2.1 Torque Game Engine搜索引擎的二次開發與3ds MAX建模技術

Torque Game Engine搜索引擎是三維模式得以運行的技術核心，現階段該搜索引擎主要被用于3D游戲的開發等方面，而本文利用其自身極佳的光影效果和渲染功能對三維模型進行構建，不僅簡化了用戶與管理者之間的溝通過程也使得圖形、圖像具有了更逼真的投影效果[4]。

3ds MAX是現階段最常用的一種建模軟件，其自身具有性價比高、兼容性強等優點，為了滿足該軟件高超的運行能力，與之相配套的硬件設備必須滿足下表中的要求。

表1 3ds MAX運行環境硬件設備配置表

2.2 三維模型的構建

三維模型是以3ds MAX建模技術為理論原理，通過對Torque Game Engine搜索引擎的二次開發，來建立完善幾何模型的運算過程。上述兩部分的正常運行，為三維模型的構建提供了基礎保障，為避免該模型在日常使用過程中出現偏差，通常情況下，我們采用如下公式對其整個工作過程進行檢驗。

其中a、b為自然常數項，R為基礎檢驗法則，f為正常工作時計算機每小時所消耗的功率，通過上述計算我們便可得知，該模型在工作過程中是否發生了偏差，如果發生那么偏差量的具體數值是多少。

2.3 輸變電培訓的實現

為保證參與輸變電傳輸工作員工的人身安全，我們通過虛擬現實技術對網絡運行環境進行了搭建，并要求每位員工在該虛擬環境中，都能夠完成對整套三維模型的獨立操作。首先各員工要對該模型的整套工作流程十分了解，其次在虛擬現實環境中，他們要能夠熟練的對每一環節進行操作，以確保相關工作人員的操作水平，都能達到從業要求[5]。電力自身危險性極高，對員工進行輸變電培訓，不僅是對他們的人身安全負責，也是為傳輸工作的正常進行提供了保障。

3 實驗結果與分析

本文以兩臺CPU為Intel Pentium2 233、內存為512MB的計算機對同一條輸電線路進行控制，其中一臺計算機應用三維模型，而另一臺應用普通模型，同時開始對該條輸電線路進行檢測，并根據檢測結果繪制了如曲線圖2。

圖2

圖2中虛線代表普通傳輸模型，實線代表三維傳輸模型，雖然普通模型所要比三維模型具有更強的電流傳輸強度，但普通模型的傳輸波動幅度過大，極易因傳輸電流的大幅度震蕩而造成能源的損耗。因此從能源的節約方面來考慮，三維傳輸模型確實比普通模型具有更高的實用價值。

4 結束語

虛擬現實技術的日益純熟，使得輸變電培訓成為了可能[6]。現階段高壓電傳輸過程中的資源浪費問題，不僅增加了經濟方面的開銷，也使得目標地所接收到的電力信號受到了一定程度的磨損，而本文所提出的三維模型恰好有效的解決了上述兩個問題，由此可見，該模型還是具有很好的發展前景的。

[1]王秀明,袁金騰．基于Agent和虛擬現實技術的二次回路仿真培訓系統[C]．中國高等學校電力系統及其自動化專業學術年會,2009．

[2]邵春雨,王樹強,王秀明等．基于虛擬現實技術的電力系統二次回路仿真培訓系統[C]．中國高等學校電力系統及其自動化專業學術年會,2008．

[3]陳奇朋,羅滇生,胡強等．基于虛擬現實技術的電力作業仿真培訓系統[J]．計算機工程與應用,2013, 49(11)：232-236．

[4]王國勝,張聲圳,高廣德等．基于虛擬現實技術的輸電線路巡視仿真培訓系統[J]．三峽大學學報(自然科學版),2013,35(4)：66-69．

[5]李思俊,李思俊,陳義忠．基于虛擬現實技術的帶電作業仿真培訓系統研究及運用[J]．2013配網帶電作業技術經驗交流與操作技能觀摩會,2013．

[6]張冠鑫,劉小鴻,陳晰輝等．虛擬現實技術在上海市住院醫師規范化培訓中的應用及探討[J]．中國醫學教育技術,2012,26(2)：181-183．

羅時武（1964—），男，重慶涪陵人，大學本科，高級實習指導教師，研究方向：電氣工程。